Experimental implementation of distributed phase reference quantum key distribution protocols
本研究在电信波长下实验实现了基于光纤的相干单向和差分相移QKD协议，并分析了密钥率随距离、披露率、压缩比和探测器死时间等参数的变化。
2023-12-30 quant-ph
Distributed g(2) Retrieval with Atomic Clocks: Eliminating Conventional Sync Protocols
Department of Physics & Astronomy, University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校物理与天文学系）；Department of Physics & Astronomy, University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校物理与天文学系）；UTC Quantum Center, University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校UTC量子中心）
本研究提出利用原子钟实现分布式光子同时性测量，取代传统同步协议，提升测量精度与效率。
2026-03-09 quant-ph
Asynchronous reference frame agreement in a quantum network
量子网络的多方协议的有效实现要求网络中的所有节点共享一个公共的参考系。从头开始建立这样的参考系在异步网络中尤其具有挑战性，其中网络链路可能具有任意延迟并且节点不共享同步时钟。在这项工作中，我们研究的问题，建立一个共同的参考系在异步网络中的$n$节点，其中最多$t$是受任意未知错误，故障节点的身份是未知的。我们提出了一个协议，允许所有的正确运作的节点同意一个共同的参考系，只要网络图是完整的，不超过$t<n/4$节点有故障。由于该协议是异步的，因此可以在一些假设下使用它来同步网络上的时钟。此外，该协议具有吸引人的属性，它允许任何现有的两个节点的异步协议的参考系协议被提升到一个强大的协议的异步量子网络。
2016-03-30 quant-ph
Quantum key distribution without reference frame alignment: Exploiting photon orbital angular momentum
我们提出了一种新的实现的BB84量子密钥分发协议，采用了一个$d$维希尔伯特空间跨越的空间模式的传播光束，具有一定的轨道角动量值。每个光子携带$\log d$比特的信息，增加了协议的密钥生成速率。在协议的传输部分中使用的状态在关于传播方向的旋转下是不变的，使得该实现独立于发送器和接收器的参考系之间的对准。当这些参考系相对于彼此旋转时，协议仍然有效。
2004-09-10 quant-ph
Simulations of distributed-phase-reference quantum key distribution protocols
本文在ANSYS Interconnect平台上仿真了分布式相位参考量子密钥分发协议的实际实现，并评估了后闪光、木马及探测器致盲等窃听攻击。
2024-06-13 quant-ph
Transfer of Spatial Reference Frame Using Singlet States and Classical Communication
一个简单的协议，描述了空间方向从爱丽丝到鲍勃（两个空间分离的观察者）的反转。假设两个观察者共享量子单态和经典通信。该协议假设Alice和Bob具有完全的自由意志（测量独立性），并基于最大化Alice和Bob的测量结果之间的香农互信息。对于Alice的每个空间轴重复使用该协议允许传输完整的三维参考系，直到每个轴的反转。该协议的技术复杂性类似于BB84量子密钥分发所需的技术复杂性，因此比最近提出的用于传输参考系的方案简单得多。第二个协议的基础上贝叶斯形式主义。
2014-08-27 quant-ph
Consistency of shared reference frames should be reexamined
在最近的一封信[G。Chiribella等人，物理修订信函98，120501（2007）]，提出了四种协议来秘密地发送参考系。指出在这些协议中，窃听者可以在不被发现的情况下改变传输的参考帧，这意味着共享参考系的一致性需要重新检查。讨论了检验上述一致性的方法。结果表明，这个问题是很大的不同，在以前的协议的量子密码。
2008-01-15 quant-ph
A Lorentz-invariant look at quantum clock synchronization protocols based on distributed entanglement
最近的工作提出了一种可能性，即量子信息理论技术可用于非本地同步原子钟。量子时钟同步的一种算法要求在同步双方之间分配纠缠的纯单态。这种远程纠缠分布通常会在分布式单态中产生相对相位误差，然后需要异步纯化。我们提出了一个完全相对论分析的QCS协议，这表明异步纠缠纯化是不可能的，因此，建议QCS计划仍然是不完整的。我们讨论了可能的研究方向，在量子信息理论，这可能导致一个完整的，工作QCS协议。
2000-10-27 quant-ph
A Four-Round LOCC Protocol Outperforms All Two-Round Protocols in Reducing the Entanglement Cost for A Distributed Quantum Information Processing
证明了两个相距较远的参与方通过局域操作和经典通信（LOCC）完成双向量子信息任务时，纠缠代价和通信轮数之间存在一个折衷关系.在输入对渐近多且误差极小的信息论情形下，利用LOCC技术和共享纠缠实现了一类两量子比特受控幺正门.我们证明了权衡关系，表明每对纠缠的一个ebit是必要的，以实现酉任何两轮协议消耗，而四轮协议的纠缠成本严格小于每对一个ebit。
2018-10-29 quant-ph
Reference-frame-independent Quantum secure direct communication
College of Flexible Electronics (Future Technology), Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学柔性电子（未来技术）学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；College of Science, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学理学院）；Institute of Quantum Information and Technology, Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学量子信息与科技研究院）
本文提出一种与参考帧无关的量子安全直接通信协议，通过优化参考帧校准和信号强度，显著提升通信距离和保密容量。
2026-01-13 quant-ph
A General protocol for Distributed Quantum Gates
分布式量子计算要求在网络的不同节点或子系统上应用量子远程门。另一方面，Toffoli门是一种普遍而著名的量子门。在量子线路的综合中经常使用它。本文提出了一种利用最少资源实现远程n比特受控U门的通用协议。然后，所提出的方法适用于实现Toffoli门在二部和三部系统。当量子比特组属于网络的一个部分、区段或子系统时，该方法也是最优的。因为在上述条件下，每组量子比特只需要一个纠缠量子比特。
2018-12-21 quant-ph
Fully passive reference frame independent quantum key distribution
本文提出一种全被动参考系无关量子密钥分发协议，通过完全避免主动调制抑制侧信道漏洞，并优化后选择与强度，在理想和实际条件下分别达到理想QKD密钥率50%以上及167/136公里通信距离。
2025-04-22 quant-ph
Experimental demonstration of 4-state reference-frame-independent quantum key distribution over 200km
提出4态RFI-QKD协议，仅需四个量子态即可实现参考系无关信道估计，降低系统复杂度，并在200公里实验验证其性能与6态协议相当。
2024-05-26 quant-ph
Upper Bounds for the Security of two Distributed-Phase Reference Protocols of Quantum Cryptography (Coherent-One-Way and Differential-Phase-Shift)
差分相移（DPS）和相干单向（COW）是量子密码学最实用的协议之一，因此是快节奏实验发展的对象。对它们的安全性的评估也是理论家的一个挑战：现有的工具，允许证明对最一般的攻击的安全性，不适用于这两个协议在任何直接的方式。我们提出了新的上限，他们的安全性在大距离的限制（$d \gtrsim 50$公里，在光纤中的典型值），通过考虑一个大类的集体攻击，即对手附加辅助量子系统的每个脉冲或每对脉冲。我们还介绍了两个修改版本的COW协议，这可能会证明比原来的更强大。
2008-02-05 quant-ph
Security of distributed-phase-reference quantum key distribution
分布式相位参考量子密钥分发因其易于实现而脱颖而出。多年来，这些方案在现实环境中的完全安全性证明一直是难以捉摸的。第一次，我们解决了这个长期存在的问题，并提出了一个通用的方法来证明这种协议对一般攻击的安全性。为了说明我们的结果，我们提供了一个变种的相干单向量子密钥分发协议的密钥生成率的下限。与标准预测相反，它似乎与系统透射率成二次方关系。
2012-07-23 quant-ph
Demonstration of a 6 State-4 State Reference Frame Independent channel for Quantum Key Distribution
研究了一种新的与参考系无关的量子密钥分发（QKD）协议，该协议对Alice使用六个状态，对Bob使用四个状态。我们的协议可以生成一个安全的密钥的纠缠态的任何可能的阶段，提供的变化是小的测量率相比，我们的数字密钥速率分析。我们使用偏振纠缠光子对进行了原理验证实验。在存在变化的旋转相位的情况下，我们获得了小于$4\%$的一致低错误率，表明该协议用于QKD的可行性。因此，我们的协议是有益的，但不限于应用在卫星或移动自由空间量子密钥分配，其中通信节点必须限制资源，并限制测量状态的数量为四个，而不是六个。
2019-11-19 quant-ph
Reference-frame-independent measurement-device-independent quantum key distribution based on polarization multiplexing
与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）被证明能够消除所有潜在的检测器侧信道攻击。与参考系无关（RFI）方案相结合，由于不需要对参考系进行对准，可以降低实际系统的复杂度。在此，基于偏振复用，我们提出了一种时间仓编码结构，并通过实验验证了RFI-MDI-QKD协议。由于这一点，可以区分四个Bell状态中的两个，而在以前的RFI-MDI-QKD实验中只有一个用于生成安全密钥。据我们所知，这是RFI-MDI-QKD协议的第一次演示，时钟频率为50 MHz，合法方Alice和Bob之间的距离超过一百公里。在渐近情况下，我们在160 km的传输距离上对RFI-MDI-QKD协议和原MDI-QKD协议在不同的参考系失调情况下进行了实验比较。综合考虑观测量和统计涨落，实验实现了传输距离为100 km和120 km的四强度诱饵态RFI-MDI-QKD协议。实验结果表明，该方案具有较好的鲁棒性，在参考系较大偏差的情况下，RFI-MDI-QKD系统的密钥传输率有明显提高。
2018-06-21 quant-ph
Reference-Frame-Independent Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Uncharacterized Qubits
本文提出了一种与参考系无关、与测量设备无关的量子比特未特征化的量子密钥分发方案。我们展示了协议的安全性。该协议还可以用于具有非常低的误码率但遭受大的、不受控制的（但缓慢的）、单一旋转的信道。
2018-10-04 quant-ph
Reference frame independent quantum key distribution
我们描述了一个基于纠缠量子比特对的量子密钥分发协议，该协议在一个未知且缓慢变化的参考系环境中在两个合作伙伴之间生成一个安全的密钥。粒子输送的方向是必需的，但计算基态之间的相位不需要是已知的或固定的。该协议可以简化现有设置的操作，并立即应用于新兴的场景，如地球到卫星链路和集成光子波导的使用。我们计算了两个量子比特源的渐近密钥速率，这与白噪声的六态协议的速率一致。我们给出了更高维系统的协议的推广，并详细说明了在三维Qutrit情况下的物理实现方案。
2010-03-04 quant-ph
Efficient use of quantum resources for the transmission of a reference frame
我们提出了一个协变协议，用于传输参考帧编码的$N$自旋，实现灵敏度$N^{-2}$不需要一个预先建立的参考系，不使用发送器和接收器之间的纠缠。该协议利用了等价表示的使用，这在以前的文献中被忽略了。
2004-08-24 quant-ph
A quantum walk control plane for distributed quantum computing in quantum networks
量子网络是量子处理器之间通过量子信道相互作用而形成的复杂系统。类似于经典计算机网络，量子网络允许量子计算在量子计算机之间分布。在这项工作中，我们描述了一个量子行走协议，在量子网络中进行分布式量子计算。该协议使用量子行走作为量子控制信号来执行分布式量子操作。我们考虑离散时间创造的量子行走模型的推广，该模型考虑了网络图中的量子行走系统与网络节点内的量子寄存器之间的相互作用。该协议在逻辑上实现了分布式量子计算，抽象了硬件实现和量子信息的信道传输。控制信号传输被映射到网络上的步行系统的传播，而控制层和量子寄存器之间的交互被嵌入到硬币运算符的应用程序中。我们演示了如何使用量子步行系统来执行分布式CNOT操作，这表明了分布式量子计算协议的通用性。此外，我们将该协议应用于量子网络中的纠缠分发任务。
2021-11-05 quant-ph
Public-key cryptography based on bounded quantum reference frames
我们证明了有界量子参考系的框架可以应用于构建量子公钥密码协议并证明其安全性。因此，我们介绍的框架可以被看作是Bartlett等人（Phys.Rev.A70，032307）的框架的公钥模拟，其中私有共享参考系被示出具有加密应用。我们在本文中提出的协议是一个身份识别方案，它像一个数字签名方案，是一种认证方案。我们证明了我们的协议是可重用的和安全的诚实验证者的假设下。因此，我们也证明了安全的可重用的量子公钥认证在一定程度上是可能的。
2011-08-14 quant-ph
Quantifying the resource of sharing a reference frame
我们定义了一个新的量refbit，它允许人们量化量子通信协议中共享一个参考系的资源。通过考虑渐近和非渐近协议，我们发现refbit和其他通信资源之间的关系。我们还考虑以编码的、独立于参考帧的形式的相同资源。这使得一个重新措辞和统一以前的工作阶段参考，参考系，和superselection规则。
2005-01-25 quant-ph
A trustless decentralized protocol for distributed consensus of public quantum random numbers
量子随机数（QRNG）信标通过提供源自量子力学基本定律的内在不可预测性而将自己与经典信标区分开来。大多数演示都集中在可证明的随机性生成器上，以向公众保证它们的可靠性与不完美的实现无关。然而，这些努力并没有使多个不信任用户需要一组公共随机数的应用程序受益，因为它们必须依赖于信标所有者的诚实。在本文中，我们正式介绍了第一个共识协议在分散环境中产生QRN（dQRNG）的设计和原理证明实验。该协议允许N个参与者参与生成过程并公开验证他们收集的数字，在给定（N-1）个不诚实参与者的情况下保证协议的安全性。因此，我们的方法适合于分布式系统，需要一个抗偏置，高度安全，可公开验证的随机信标。
2021-08-26 quant-ph
Self-referenced continuous-variable quantum key distribution protocol
提出了一种新的连续变量量子密钥分发（CV-QKD）协议--自参考CV-QKD，该协议消除了通信双方之间高功率本振的传输。在该协议中，每个信号脉冲伴随有参考脉冲（或一对孪生参考脉冲），用于对准Alice和Bob的测量基底。基于参考脉冲测量的相位估计和补偿方法可以看作是经典相干通信中内差检测的量子模拟，它从调制信号中提取相位信息。我们提出了一个原理证明，基于光纤的实验演示的协议和量化的预期的秘密密钥速率表示它们的实验参数。我们的分析的秘密密钥速率充分考虑到固有的不确定性与量子性质的参考脉冲（S）和量化的限制，在该限制下，理论密钥速率接近各自的传统协议，需要本地振荡器传输。自参考协议极大地简化了CV-QKD所需的硬件，特别是对于发射机和接收机的潜在集成光子实现，同时性能牺牲最小。因此，它为可扩展的集成CV-QKD收发器提供了一条途径，这是迈向大规模QKD网络的重要一步。
2015-10-29 physics.optics quant-ph
An Evaluation of the Remote CX Protocol under Noise in Distributed Quantum Computing
Institute for Informatics LMU Munich（慕尼黑大学信息学研究所）
本文评估了在噪声环境下分布式量子计算中远程CX协议的性能，比较了不同qubit分配策略对保真度的影响。
2026-02-03 quant-ph
Distributed Relay Protocol for Probabilistic Information-Theoretic Security in a Randomly-Compromised Network
我们介绍了一种简单实用的概率信息论安全方法，以减轻量子密钥分发的主要限制之一：目前技术可能的最大传输距离（~200 km）。我们的计划使用经典的秘密共享技术，允许安全传输长距离通过网络包含随机分布的受损节点。该协议提供了任意高的信心，在协议的安全性，适度缩放的资源成本与安全参数的改善。虽然某些类型的故障是不可检测的，但用户可以采取先发制人的措施，使这种故障的概率任意小。
2008-08-23 cs.CR quant-ph
Asynchronous Telegate and Teledata Protocols for Distributed Quantum Computing
本文针对分布式量子操作因纠缠光子与经典信息分发延迟导致的高成本问题，提出对 telegate 和 teledata 协议进行异步经典通信扩展以隐藏操作成本，并探讨其优缺点、非幺正算子改进方案及量子网络卡应用示例。
2024-12-27 cs.NI quant-ph
Composable Security of Distributed Symmetric Key Establishment Protocol
本文在Maurer构造密码学框架中证明了DSKE协议的可组合安全性，该协议在无距离限制的网络中具备高度可扩展性，是抵御量子计算机威胁的量子安全密码学解决方案。
2024-07-29 cs.CR quant-ph
Quantum Machine Learning for Distributed Quantum Protocols with Local Operations and Noisy Classical Communications
量子纠缠蒸馏和量子态鉴别等分布式量子信息处理协议依赖于局域操作和经典通信。现有的基于LOCC的协议通常假设理想的、无噪声的通信信道的可用性。在本文中，我们研究了经典通信在噪声信道上发生的情况，并建议通过使用量子机器学习工具来解决这种情况下LOCC协议的设计。我们特别关注的重要任务的量子纠缠蒸馏和量子态的歧视，并实现本地处理通过参数化的量子线路（PQC），优化，以最大限度地提高平均保真度和平均成功概率在各自的任务，同时占通信错误。所介绍的方法，噪声感知LOCCNet（NA-LOCCNet），被证明具有显着的优势，现有的协议设计的无噪声通信。
2023-02-17 cs.AI cs.LG quant-ph
Distributed Compression and Multiparty Squashed Entanglement
我们研究了一个协议，其中多方使用量子通信将共享状态传输到接收方，而无需彼此通信。这个协议是一个多方版本的完全量子Slepian-Wolf协议的两个节点，并通过重复应用两个发送者协议而产生。我们描述的分布式压缩问题的可实现的速率区域上的界限。内界产生的表达我们的协议在其顶点和极端射线，等价地，在方面的不平等的可实现的速率区域。我们还证明了所有可能的分布式压缩率的基础上的多方挤压纠缠，多方纠缠的措施，一个外边界。
2008-02-05 cs.IT math.IT quant-ph
Consensus Protocols for Entanglement-Aware Scheduling in Distributed Quantum Neural Networks
Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Centre for Quantum Engineering, Science and Technology (QuEST), Imperial College London（伦敦帝国理工学院量子工程、科学与技术中心）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, American University of Beirut（贝鲁特美国大学电气与计算机工程系）
本文提出CEAS框架，通过量子共识协议与自适应纠缠管理实现分布式量子神经网络的鲁棒同步训练，提升在拜占庭攻击下的准确性和资源利用率。
2026-02-06 cs.NI quant-ph
Distributed quantum sensing enhanced by continuous-variable error correction
分布式感测协议使用本地感测节点的网络来估计网络的全局特征，诸如本地可检测参数的加权平均。在无噪声的情况下，由节点共享的连续变量多体纠缠可以相对于没有共享纠缠的网络所能达到的精度来提高参数估计的精度;对于纠缠协议，均方根估计误差像$1/M$一样随着感知节点的数量$M$而缩放，即所谓的海森堡缩放，而对于没有纠缠的协议，误差像$1/\sqrt{M}$一样缩放。然而，在存在损耗和其他噪声源的情况下，尽管多体纠缠对于感测位移和相位仍然具有一些优势，但是与$M$的精度的缩放不太有利。在本文中，我们表明，使用连续变量纠错码可以提高对缺陷的传感协议的鲁棒性和恢复海森堡缩放到中等值的$M$。此外，虽然以前的分布式传感协议只能测量一个单一的正交，我们构建了一个协议，其中两个正交可以同时感测。我们的工作证明了连续变量纠错码在现实感测场景中的价值。
2020-02-26 physics.optics quant-ph
Distributed Merlin-Arthur Synthesis of Quantum States and Its Applications
本文从量子分布式计算视角研究量子态合成，提出分布式输入态生成（SGDI）任务并给出dQMA协议，进而解决集合相等性问题，同时提出无需量子通信创建EPR对的dQMA协议，并证明可将任意dQMA协议转换为验证阶段无量子通信的协议。
2023-08-10 cs.DC quant-ph
Distributed quantum computing with black-box subroutines
本文提出一种容纳任意未知子程序的分布式量子计算通用协议，基于不经意量子隐形传态与控制等技术规避量子不可行定理，并可在现有量子计算平台上物理实现，为未来高级量子算法与协议奠定基础。
2025-08-15 cs.AR cs.DC quant-ph
Problems in application of LDPC codes to information reconciliation in quantum key distribution protocols
量子密钥分配协议中的信息协调可以与协议中的其他步骤分开研究。信息协调问题可以归结为分布式信源编码问题。介绍了LDPC码在解决该问题中的应用。我们列出了一些障碍，阻止基于LDPC的分布式信源编码成为一个更有利的替代级联协议的量子密钥分配协议中的信息协调。这种解释不需要量子理论的知识。
2009-09-13 cs.CR cs.IT math.IT
